EP0001742A1 - Kühlwasserausgleichsbehälter für einen Wasserkühler einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Kühlwasserausgleichsbehälter für einen Wasserkühler einer Brennkraftmaschine Download PDF

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EP0001742A1
EP0001742A1 EP78100772A EP78100772A EP0001742A1 EP 0001742 A1 EP0001742 A1 EP 0001742A1 EP 78100772 A EP78100772 A EP 78100772A EP 78100772 A EP78100772 A EP 78100772A EP 0001742 A1 EP0001742 A1 EP 0001742A1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices

Definitions

  • the invention relates to a water-cooled internal combustion engine with a water cooler, which is connected via a supply and return line to the cooling circuit of the internal combustion engine and via a compensating line to a cooling water expansion tank.
  • the invention is therefore based on the object in a water-cooled internal combustion engine of the above type to improve the cooling system so that no cooling water can escape from the cooling system in the event of a heat build-up, but in normal operation of the internal combustion engine the volume changes resulting from the heating of the cooling water without hindrance can be absorbed by the expansion tank.
  • the object is achieved in that a backflow of cooling liquid from the water cooler into the expansion tank is arranged in the expansion tank or the expansion line completely or partially preventing valve.
  • the improvement of the cooling system according to the invention has the advantage that, in the event of a sudden heat build-up, access to the expansion tank is blocked off by the valve, and thus escape of cooling liquid via the expansion tank into the open is prevented.
  • Another advantage of the invention is that, despite the valve, the volume changes in the cooling water that result during normal operation of the internal combustion engine are regulated by the expansion tank.
  • valve is designed as a spring-loaded check valve.
  • valve can be controlled by the pressure of the liquid flowing into the expansion tank.
  • the check valve is arranged in a valve chamber of the expansion tank.
  • the check valve is spring-loaded into its blocking position and via a control device that can be actuated mechanically or electromagnetically on the expansion tank into the open position It is also possible to couple the control device with a cover provided on the expansion tank and closing the individual opening, the control device moving the check valve into the open position when the cover is removed from the individual opening.
  • An advantageous and structurally simple arrangement of the check valve is finally characterized in that a tube is attached to the inside of the cover that extends into the connecting piece of the compensating line, the valve chamber with check valve in the part of the pipe lying within the connecting piece is arranged, which is connected via openings in the tube to the expansion line and the expansion tank.
  • a water-cooled internal combustion engine 1 has cooling water channels, which are connected to one another via cooling water lines 2, for cooling the hot cylinder walls within the machine housing.
  • the cooling water pipes 2 are connected to a water pump 3 which is driven by the internal combustion engine 1. From the water pump 3, the cooling water is conveyed out of the cooling water lines 2 via a flow line 4 into a water cooler 5 and from there through a return line 6 back into the cooling water channels.
  • an expansion tank 7 is arranged in the vicinity of the internal combustion engine 1 and is connected to the water cooler 5 via an expansion line 8.
  • the expansion tank 7 has the task of compensating for changes in volume of the cooling water when heating or cooling.
  • the cooling system is filled with coolant via the expansion tank.
  • one or more filling openings 9 are provided on the container, which are closed by covers 10.
  • a ventilation line 11 of the internal combustion engine 1 and a further ventilation line 12 of the water cooler 5 are connected to the expansion tank 7.
  • the backflow of expansion water from the cooling system via the compensating line 8 into the compensating tank 7 is controlled by a valve 13 - for example a check valve.
  • the valve 13 acts in such a way that the supply of liquid from the container 7 via the compensating line 8 into the cooling system of the internal combustion engine 1 is always open, but in the event of a sudden and excessive heating of the cooling water - for example by a so-called thermal shock - the connection to the compensating container shut off and thus a backflow of expansion water from the cooling circuit into the expansion tank is impossible. It is prevented that a possible overheating of the internal combustion engine 1, a significant amount of cooling water can escape from the cooling system via the expansion tank 7 to the outside.
  • valve 13 is controlled depending on the pressure of the liquid flowing back from the cooling system into the expansion tank 7.
  • the valve 13 is designed so that at low flow rates of the cooling water, such as are present in normal operation of the internal combustion engine 1, the valve 13 keeps the connection between the expansion tank and the cooling system open in both directions, so that the expansion fluid can then escape from the cooling system in the expansion tank or vice versa.
  • the valve 13 can also be arranged within the compensating line 8.
  • valve 13 is arranged in the expansion tank 7 on the floor 15 in a special valve chamber 16.
  • the valve chamber 16 is provided immediately behind the connecting piece 17 of the compensating line 8.
  • a mechanical control device 18 is provided which is coupled to the cover 10 so that when the cover 10 is unscrewed from the container 7, the valve 13 is forcibly pushed into the open position, as shown in FIG. 3.
  • Other control devices are also conceivable within the scope of the invention. 2 and 3 that the valve 13 is installed in a substantially horizontal position. For the control of the valve depending on the flow rate of the cooling water, however, it is more advantageous if the valve, as shown in FIGS. 4 to 7, is installed in a vertical position.
  • valve 13 is provided in a tube 19 which is attached to the inside of the cover 10.
  • the tube 19 opens with its front end 20 in an extension 21 of the bottom 15.
  • Valve chamber 13 and valve chamber 22 housed in the front end 20 of the tube, which is connected via an opening 23 in the end face of the tube 10 to the connecting piece 17 of the compensating line 8.
  • the front end 20 lies over a seal 24 on a shoulder 25 of the extension 21.
  • the cooling water can thus only get into the expansion tank 7 via the connecting piece 17, the valve chamber 20 and the openings 26. 5 shows, the valve 13 is removed from the expansion tank when the cover 10 is removed, as shown in FIG.
  • valve 13 is arranged in the connecting piece 17 of the diversion line Q.
  • Fig. 6 shows the valve 13 in the blocking position. This position is controlled by the cooling water pushing back from the cooling system into the expansion tank.
  • Fig. 7 the valve 13 is open. In this position, the cooling system can be filled with cooling water or expansion water can flow back into the expansion tank 7 during normal operation of the internal combustion engine 1.

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Abstract

Wassergekühlte Brennkraftmaschine (1) mit einem Wasserkühler (5) der über eine Vor- (4) und Rücklaufleitung (6) an den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine und über eine Ausgleichsleitung (8) an einen Kühlwasserausgleichsbehälter (7) angeschlossen ist, wobei im Ausgleichsbehälter oder der Ausgleichsleitung ein den Rückstrom von Kühlflüssigkeit vom Wasserkühler in den Ausgleichsbehälter ganz oder teilweise verhinderndes Ventil (13) angeordnet ist, so daß bei überhitzter Brennkraftmaschine ein ungehinderter Abfluß von Kühlwasser ins Freie unmöglich ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine wassergekühlte Brennkraftmaschine mit einem Wasserkühler, der über eine Vor- und Rücklaufleitung an den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine und über eine Ausgleichsleitung an einen Kühlwasserausgleichsbehälter angeschlossen ist.
  • Bei Vollastbetrieb einer Brennkraftmaschine obiger Art erhitzen sich deren Bauteile infolge der hohen Beanspruchung sehr stark. Wird die Brennkraftmaschine unmittelbar nach dem Vollastbetrieb abgestellt, entsteht in der Maschine durch die unterbrochene Kühlwasserzirkulation ein Wärmestau. Das die heißen Bauteile berührende Wasser verdampft und bildet Dampfblasen. Durch die Dampfblasen wird ein Teil der Kühlwassermenge (im Extremfall bis zu 50 % der Wassermenge) über die Ausgleichsleitung in das Ausgleichsgefäß geschoben, das dann von dort über die Entlüftungsleitung ins Freie abläuft. Die Folge davon ist, daß bei abgekühlter Brennkraftmaschine das Kühlsystem eine zu geringe Kühlwassermenge aufweist, und mit zusätzlichem Kühlwasser aufgefüllt werden muß.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer wassergekühlten Brennkraftmaschine obiger Art das Kühlsystem so zu verbessern, daß bei einem auftretenden Wärmestau kein Kühlwasser aus dem Kühlsystem entweichen kann, jedoch im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine die sich durch die Erwärmung des Kühlwassers ergebenden Volumenänderungen ohne Behinderung vom Ausgleichsbehälter aufgenommen werden können.
  • Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelost, daß im Ausgleichsbehälter oder der Ausgleichsleitung ein den Rückstrom von Kühlflüssigkeit vom Wasserkühler in den Ausgleichsbehälter ganz oder teilweise verhinderndes Ventil angeordnet ist.
  • Die erfindungsgemäße Verbesserung des Kühlsystems hat den Vorteil, daß bei einem plötzlichen Wärmestau durch das Ventil der Zugang zum Ausgleichsbehälter abgesperrt wird und somit ein Entweichen von Kühlflüssigkeit über den Ausgleichsbehälter ins Freie verhindert wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß trotz des Ventiles die sich im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine ergebenden Volumenänderungen des Kühlwassers vom Ausgleichsbehälter reguliert werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Ventil als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet ist.
  • Da die Menge der in den Ausgleichsbehälter rückströmenden Flüssigkeit im wesentlichen vom Druck im Kühlsystem abhängig ist, wird weiterhin vorgeschlagen, daß das Ventil vom Druck der in den Ausgleichsbehälter strömenden Flüssigkeit steuerbar ist.
  • Um zu vermeiden, daß bei einem Ventil das Kühlsystem der Brennkraftmaschine entleert werden muß, ist es vorteilhaft, wenn das Rückschlagventil in einer Ventilkammer des Ausgleichsbehälters angeordnet ist.
  • Um weiterhin zu vermeiden, daß durch das Rückschlagventil das Auffüllen des Kühlsystems mit zusätzlichem Kühlwasser erschwert wird, ist es nach einem anderen Gedanken der Erfindung zweckmäßig, wenn das Rückschlagventil mittels Federkraft in seine Sperrstellung und über eine am Ausgleichsbehälter mechanisch oder elektromagnetisch betätigbare Steuereinrichtung in die Offenstellung v-erstellbar ist.. Im Rahmen dieses Erfindungsgedankens ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung mit einem am Ausgleichsbehälter vorgesehenen, die Einzelöffnung verschließenden Deckel gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung beim Entfernen des Deckels von der Einzelöffnung das Rückschlagventil in die Offenstellung verschiebt. Eine vorteilhafte und in konstruktiver Hinsicht einfache Anordnung des Rückschlagventiles ist schließlich noch dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des Deckels ein Rohr befestigt ist, daß bis in den Anschlußstutzen der Ausgleichsleitung reicht, wobei in dem innerhalb des Anschlußstutzens liegenden Teil des Rohres die Ventilkammer mit Rückschlagventil angeordnet ist, die über Öffnungen im Rohr mit der Ausgleichsleitung sowie dem Ausgleichsbehälter verbunden ist.
  • In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht eine wassergekühlte Brennkraftmaschine mit Wasserkühler und Ausgleichsbehälter sowie dem im Ausgleichsbehälter angeordneten erfindungsgemäßen Ventil.
    • Fig. 2 im Querschnitt den Ausgleichsbehälter einschließlich Ventilkammer und mechanischer Steuervorrichtung.
    • Fig. 3 den Ausgleichsbehäler aus Fig. 2 mit geöffnetem Ventil.
    • Fig. 4 im Querschnitt die Anordnung des Ventils in einem am Deckel der Einfüllöffnung des Ausgleichsbehälters befestigten Rohr.
    • Fig. 5 den Ausgleichsbehälter aus Fig. 4 mit für den Einfüllvorgang herausgezogenem Rohr.
    • Fig. 6 in einem senkrechten Querschnitt einen Ausgleichsbehälter mit im Anschlußstutzen für die Ausgleichsleitung angeordnetem Ventil.
    • Fig. 7 das Ventil aus Fig. 6 in Offenstellung bei angehobenem Deckel.
  • Eine wassergekühlte Brennkraftmaschine 1 hat zur Kühlung der heißen Zylinderwände innerhalb des Maschinengehäuses Kühlwasserkanäle, die über Kühlwasserleitungen 2 miteinander verbunden sind. Die Kilhlwasserleitungen 2 sind an eine Wasserpumpe 3 angeschlossen, die von der Brennkraftmaschine 1 angetrieben wird. Von der Wasserpumpe 3 wird das Kühlwasser aus den Kühlwasserleitungen 2 über eine Vorlaufleitung 4 in einen Wasserkühler 5 und von dort durch eine Rücklaufleitung 6 wieder in die Kühlwasserkanäle zurückbefördert.
  • über dem höchsten Punkt des Kühlsystems ist in der Nähe der Brennkraftmaschine 1 ein Ausgleichsbehälter 7 angeordnet, der über eine Ausgleichsleitung 8 an den Wasserkühler 5 angeschlossen ist. Der Ausgleichsbehälter 7 hat die Aufgabe, Volumenänderungen des Kühlwassers beim Erwärmen oder Abkühlen auszugleichen. Darüber hinaus wird über den Ausgleichsbehälter das Kühlsystem mit Kühlflüssigkeit gefüllt. Für das Einfüllen von Kühlflüssigkeit sind am Behälter ein oder mehrere Einfüllöffnungen 9 vorgesehen, die durch Deckel 10 verschlossen sind. Außer der Ausgleichsleitung 8 sind an den Ausgleichsbehälter 7 eine Entlüftungsleitung 11 der Brennkraftmaschine 1 und eine weitere Entlüftungsleitung 12 des Wasserkühlers 5 angeschlossen.
  • Nach der Erfindung wird die Rückströmung von Ausdehnungswasser aus dem Kühlsystem über die Ausgleichsleitung 8 in den Ausgleichsbehälter 7 durch ein Ventil 13 - z.B. ein Rückschlagventil - gesteuert. Das Ventil 13 wirkt so, daß der Zulauf von Flüssigkeit aus dem Behälter 7 über die Ausgleichsleitung 8 in das Kühlsystem der Brennkraftmaschine 1 immer offen, jedoch bei einer plötzlichen und allzu starken Erwärmung des Kühlwassers - z.B. durch einen sog. Thermoschock - die Verbindung zum Ausgleichsbehälter abgesperrt und damit eine Rückströmung von Ausdehnungswasser aus dem Kühlkreislauf in den Ausgleichsbehälter unmöglich ist. Es wird verhindert, daß bei einer möglichen Überhitzung der Brennkraftmaschine 1 eine erhebliche Kühlwassermenge aus dem Kühlsystem über den Ausgleichsbehälter 7 nach außen entweichen kann. Vorgesehen ist, daß das Ventil in Abhängigkeit vom Druck der aus dem Kühlsystem in den Ausrleichsbehälter 7 rückströmenden Flüssigkeit gesteuert wird. Dabei ist das Ventil 13 so ausgebildet, daß bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlwassers, wie sie im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 vorhanden sind, das Ventil 13 die Verbindung zwischen Ausgleichsbehälter und Kühlsystem in beiden Richtungen offenhält, so daß dann ein Entweichen der Ausdehnungsflüssigkeit aus dem Kühlsystem in den Ausgleichsbehälter oder umgekehrt möglich ist. Im Rahmen der Erfindung kann das Ventil 13 auch innerhalb der Ausgleichsleitung 8 angeordnet werden.
  • Gemäß den Fig. 2 und 3 ist das Ventil 13 im Ausgleichsbehälter 7 am Boden 15 in einer besonderen Ventilkammer 16 angeordnet. Die Ventilkammer 16 ist unmittelbar hinter dem Anschlußstutzen 17 der Ausgleichsleitung 8 vorgesehen. Durch das Ventil 13 soll in keiner Weise das Befüllen des Kühlsystems behindert werden. Aus diesem Grunde ist eine mechanische Steuervorrichtung 18 vorgesehen, die mit dem Deckel 10 so gekoppelt ist, daß beim Abschrauben des Deckels 10 vom Behälter 7 das Ventil 13 zwangsweise wie in Fig. 3 dargestellt, in die Offenstellung vorgeschoben wird. Im Rahmen der Erfindung sind ebenfalls andere Steuervorrichtungen denkbar. Aus den Fig. 2 und 3 ist weiter zu erkennen, daß das Ventil 13 in einer im wesentlichen horizontalen Lage eingebaut ist. Für die Steuerung des Ventils in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers ist es jedoch günstiger, wenn das Ventil, wie in den Fig. 4 bis 7 dargestellt, in einer senkrechten Lage eingebaut ist.
  • Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 ist das Ventil 13 in einem Rohr 19 vorgesehen, das an der Innenseite des Deckels 10 befestigt ist. Das Rohr 19 mündet mit seinem vorderen Ende 20 in einer Erweiterung 21 des Bodens 15. Ventilkammer 13 und Ventilkammer 22 sind im vorderen Ende 20 des Rohres untergebracht, das über eine Öffnung 23 in der Stirnseite des Rohres 10 mit dem Anschlußstutzen 17 der Ausgleichsleitung 8 verbunden ist. Das vordere Ende 20 liegt dabei üb-er eine Dichtung 24 auf einer Schulter 25 der Erweiterung 21 auf. Das Kühlwasser kann somit nur über den Anschlußstutzen 17, die Ventilkammer 20 und die Öffnungen 26 in den Ausglei8chsbehälter 7 gelangen. Zum Befallen des Kühlsystems wird, wie 5 zeigt, mit dem Entfernen des Deckels 10 das Ventil 13 aus dem Ausgleichsbehälter herausgenommen.
  • In den Fig. 6 und 7 ist das Ventil 13 im Anschlußstutzen 17 der Aus-leichsleitung Q angeordnet. Fig. 6 zeigt das Ventil 13 in Sperrstellung. Diese Stellung wird durch das aus dem Kühlsystem in den Ausgleichsbehälter zurückdrängende Kiihlwasser gesteuert. In Fig. 7 ist das Ventil 13 geöffnet. In dieser Stellung kann das Kühlsystem mit Kühlwasser befüllt oder Ausdehnungswasser im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 1 in den Ausgleichsbehälter 7 zurückströmen.

Claims (7)

1. Wassergekühlte Brennkraftmaschine mit einem Wasserkühler, der über eine Vor- und Rücklaufleitung an den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine und über eine Ausgleichsleitung an einen Kühlwasserausgleichsbehälter angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgleichsbehälter (7) oder der Ausgleichsleitung (8) ein den Rückstrom von Flüssigkeit vom Wasserkühler (5) in den Ausgleichsbehälter (7) ganz oder teilweise verhinderndes Ventil (13) angeordnet ist.
2. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (13) als Rückschlagventil ausgebildet ist.
3. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (13) in Abhängigkeit vom Druck der in den Ausgleichsbehälter strömenden Flüssigkeit gesteuert wird.
4. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (13) in einer Ventilkammer (16) des Ausgleichsbehälters (7) angeordnet ist.
5. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (13) mittels Federkraft in seiner Sperrstellung und über eine am Ausgleichsbehälter mechanisch oder elektromagnetisch betätigbare Steuereinrichtung (18) in die Offenstellung verstellbar ist.
6. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) mit einem am Ausgleichsbehälter (7) vorgesehenen, die Einfüllöffnung (9) verschließenden Deckel (10) gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung (18) beim Entfernen des Deckels (10) von der Einfüllöffnung (9) das Ventil (13) in die Offenstellung verschiebt.
7. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des Deckels (10) ein Rohr (19) befestigt ist, das bis in den Anschlußstutzen (17) der Ausgleichsleitung (8) reicht, wobei in dem innerhalb des Anschlußstutzens (17) liegenden vorderen Ende (20) des Rohres die Ventilkammer (22) angeordnet ist, die über Öffnungen (23 bzw. 26) im Rohr (19) mit der Ausgleichsleitung (8) sowie dem Ausgleichsbehälter (7) verbunden ist.
EP78100772A 1977-10-29 1978-08-28 Kühlwasserausgleichsbehälter für einen Wasserkühler einer Brennkraftmaschine Expired EP0001742B1 (de)

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EP0001742A1 true EP0001742A1 (de) 1979-05-16
EP0001742B1 EP0001742B1 (de) 1982-03-17

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